laukaisualusta

Gilles Charles työskentelee Orléansin yliopistossa ja julkaisee monia kokeitaan magneeteillamme YouTubessa. Tässä hän esittelee nerokkaan kuulien laukaisurampin ...

Laitteemme koostuu esimerkiksi alumiinista valmistetusta kourusta, johon on kiinnitetty magneetit.

Tärkein seikka on magneettien asettelu: Magneetit tulee sijoittaa siten, että kummallakin kourun sivulla magneettien navat osoittavat samaan suuntaan, eli esimerkiksi vasemmalla puolella kaikki osoittavat etelänavan ja oikealla puolella pohjoisnavan.

Videolla esitetyssä kokeessa käytetään pieniä kuutiomagneetteja, tyyppiä W-05-G, mutta myös kiekkoja voi käyttää. Jos nämä kiekot ovat aksiaalisesti magnetoituja, ne tulee asettaa pystysuoraan, kuin pienet pyörät. Magneettien välinen etäisyys ei ole kovin ratkaiseva, mutta jotta kiihtyvyys olisi hyvä, niiden tulee olla riittävän lähellä toisiaan. Magneettien voimakkuudesta riippuen sopiva etäisyys vaihtelee; meidän kokeessamme ne on asetettu noin 5 mm päähän toisistaan.

Rinteen päässä kummallekin puolelle asetetaan kaksi magneettia päällekkäin yhden sijaan. Näin muodostuu magneettipyydys: voimakkaampi magneettikenttä, joka pysäyttää kuulan.

Kuulamagneetti asetetaan nyt noin 2 cm päähän rampin alusta. Kuulaa ei tarvitse laittaa liikkeelle, sillä rampille sijoitetut magneettien magneettikentät vetävät kuulan kohti rampin loppua. Rampin lopussa olevan ansan voimakas magneettikenttä pysäyttää kuulan.

Lasikuula asetetaan aivan loppumagneetin eteen rampille siten, että kuulamagneetti osuu siihen mahdollisimman suurella nopeudella. Kun kuulamagneetti pysähtyy "magneettiansaan", lasikuula sinkoutuu liikkeelle.

Selitys:

Kuula, joka vierii syvennykseen, vetäytyy sen syvimpään kohtaan. Tätä syvennystä kutsutaan myös "potentiaalikuopaksi". Tätä käsitettä voidaan käyttää myös magneettisen laukaisurampin selittämiseen.

Tarkastellaan ensin yksinkertaistettua ramppia, jossa on vain yksi magneettipari. Tämä magneettipari muodostaa yhdessä uran seinämien kanssa, joita pitkin kuula ohjautuu, potentiaalikuopan. Kuula vetäytyy tämän "syvimmän" kohdan suuntaan. Tämä kohta sijaitsee kahden ramppimagneetin välissä. Kun annamme kuulalle vauhtia ja se vierii tähän "kuoppaan", se vierii edestakaisin, kunnes se (kitkahäviöiden ja hyvin vähäisen sähkömagneettisen energian säteilyn seurauksena) pysähtyy keskelle.

Jos käytämme kahden kuutiomagneetin sijaan kahta pitkää poikittain magnetoitua sauvamagneettia, muodostuu meille vastaavasti pitkänomainen potentiaalikuoppa.

Voimme myös kuvitella pitkän magneettiparin sahattuna lyhyiksi pareiksi, jotka on työnnetty yhteen ilman välejä (pituussuunnassa). Tämä ei muuta mitään verrattuna sahaamattomiin tankoihin. Jos kuitenkin siirrämme sahatut magneettiparit pituussuunnassa erilleen, muodostavat ne yhdessä uran kanssa edelleen symmetrisen potentiaalikuopan, mutta magneettiparien väliset etäisyydet tekevät siitä aaltomaisen. Jos näiden aaltojen (eli magneettiparien välisten etäisyyksien) välimatkat eivät ole liian suuria, pallo vierii myös edestakaisin, kunnes se pysähtyy.

Laukaisurampissa tämä symmetria on nyt poistettu.

Ramppien päässä olevat "pysäytysmagneetit" vääristävät koko potentiaalikuopan epäsymmetriseksi. Kuopan alin kohta sijaitsee nyt pysäytysmagneettien välissä. Kuula putoaa tähän pisteeseen, eli se heiluu "loppukuopassa" edestakaisin, kunnes sen liike-energia muuttuu kitkan vaikutuksesta lämmöksi. Tämä heiluminen kuuluu videolla hyvin surinana.